| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste |

Nyttiggørelse af trykimprægneret træ

4 Udvaskning af imprægneringsmidlerne

• 4.1 Udvaskning af arsen og pH
• 4.2 Udvaskning af Arsen, kobber samt krom. pH-værdi
• 4.3 Udvaskning af Arsen, kobber og krom. Tid, temperatur
• 4.4 Udvaskning af Arsen, kobber og krom. Vandindhold
• 4.5 Udvaskning af Arsen, kobber og krom. Skylning
• 4.6 Udvaskning af metaller. Syremængde

Watechs ekstraktionsproces (ref.12) forsøgtes herefter anvendt på ubehandlet indsamlet CCA-imprægneret træaffald, som blot var blevet neddelt med en flishakker. Dette kaldes i det efterfølgende ”Imp. Træaffald”. Der anvendes fortyndet saltsyre (HCl) som ekstraktionsvæske ved lave pH.

4.1 Udvaskning af arsen og pH

En screening af arsens opløselighed med anvendelse af  Imp. Træaffald, som funktion af pH blev udført ved stuetemperatur og resultatet er vist i tabel 12.

Tabel 12: Udvaskning af arsen fra ubehandlet trykimprægneret træaffald ved 20 C og forskellige pH værdier. Opholdstiden er ca. 5 minutter.

På figur 1 er arsens opløselighed i ekstraktionsvæsken, hvor lavt pH er udført med HCl tilsætning og højt pH er udført med NaOH tilsætning, vist grafisk. Den fuldt optrukne kurve viser det løbende gennemsnit taget for tre punkter.

Figur 1: Ekstraktion af arsen vist som funktion af pH i ekstraktionsvæsken.

Det ses af figur 1 og tabel 12, at arsen bedst udvaskes ved meget lave eller meget høje pH værdier.

4.2 Udvaskning af Arsen, kobber samt krom. pH-værdi

I figur 2 herunder ses resultater fra udvaskning af kobber, krom og arsen i et ekstraktionstrin med Watech processen (typisk anvendes her flere trin). Der er anvendt et andet væske:træ forhold end i figur 1. Figur 2 illustrerer blot, at ekstraktion ved høje pH værdier ikke er mulig for kobber og krom. Det blev derfor valgt at fortsætte undersøgelserne af ekstraktion med lave pH værdier fordi kobber og krom samtidig har en høj opløselighed her.

Syreforbruget ved at bringe blandingen af træ og vand ned til pH=0 er meget højt og derfor er det valgt at fastlægge ekstraktionens pH til 1.

Figur 2: Ekstraktion af arsen, kobber og krom vist som funktion af pH i ekstraktionsvæsken fra første ekstraktions trin.

4.3 Udvaskning af Arsen, kobber og krom. Tid, temperatur

Herefter blev der udført en række forsøg ved fast pH=1 for at få klarlagt hvilken betydning opholdstid og ekstraktionstemperatur havde på processen. Da vi ikke havde observeret nogen stor betydning af om træet har været opvarmet først (se afsnit 4), så blev forsøgene lavet på ubehandlet affaldstræ dvs. uden forbehandling. Træet var som nævnt tidligere neddelt med en flishakker og det var derfor meget blandet fsa. størrelse. De mindste dele havde karakter af groft støv, mens de største dele var omkring 15x1 cm.

Der blev udført forsøg med tre forskellige ekstraktionstemperaturer 20 °C, 50 °C  og 80  °C. Der blev under forsøget udtaget prøver af ekstraktionsvæsken efter 10 min, 20 min, 30min, 60 min og 120 min opholdstid.

Resultaterne fra ekstraktion ved pH=1 for arsen er gengivet i grafen på figur 3 nedenfor. Det ses, at der endnu ikke er ligevægt efter 60 min ved 50 og 80 C.

Figur 3: Ekstraktion af arsen som funktion af tid og temperatur ved pH=1

Resultaterne for ekstraktion ved pH=1 for kobber er gengivet i grafen på figur 4 nedenfor. Kurverne ved høje temperaturer for kobber udviser et maksimum.

Figur 4: Ekstraktion af kobber som funktion af tid og temperatur ved pH=1

Den faldende koncentration af kobber efter 30-60 min ved højere temperatur, kan skyldes, at CuCl (kobber (I) klorid) kun er lidt opløselig i sur væske. Det er altså muligt, at Cu⁺⁺ reduceres til Cu⁺ i processen.

Figur 5: Ekstraktion af krom som funktion af tid og temperatur ved pH=1.

For krom var der ikke opnået ligevægt efter 60 min ved 50 °C, medens der næsten var opnået ligevægt ved 80 °C. Ud fra disse forsøg finder vi, at det bedste kompromis vedrørende ekstraktionstemperatur er 80 °C ved pH=1.

Herefter skal opholdstiden i ekstraktionsvæsken forsøges optimeret.

4.4 Udvaskning af Arsen, kobber og krom. Vandindhold

I afsnit 4.3 blev det observeret, at det selv efter to timers opholdstid i ekstraktionsvæsken ikke ser ud til at ligevægt er nået. Forsøget blev udført på tørt affaldstræ (flis).

Herefter blev to langtidsforsøg (ca. 7 timer) udført for at undersøge effekten af opholdstid og ”start vandindhold” i affaldstræet (flis). Det første forsøg blev udført med tørt affaldstræ (flis) og det andet blev lavet på mættet affaldstræ (flis), dvs. affaldstræ (flis) der havde stået i blød i koldt vand ved 20 ^oC i 24 timer ved naturlig pH, dvs. pH=5,4 inden selve ekstraktionsforsøget blev udført.

I figur 6,7 og 8 er koncentrationen af tungmetallerne i ekstraktionsvæsken vist som funktion af opholdstiden dels for det affaldstræ (flis), der var sat i blød i almindeligt vand ved 20 °C i 24 timer før udvaskningen og dels for tørt affaldstræ (flis), der blev ekstraheret, som det var.

Figur 6: Koncentrationen af kobber i ekstraktionsvæsken som funktion af tiden for træ og for træ, der har stået i blød i 24 timer i vand.

Figur 7: Koncentrationen af krom i ekstraktionsvæsken som funktion af tiden for træ og for træ, der har stået i blød i 24 timer i vand.

Figur 8: Koncentrationen af arsen i ekstraktionsvæsken som funktion af tiden for træ og for træ, der har stået i blød i 24 timer i vand.

Det ses af de tre kurver i figur 6-8, at kobber, krom og arsen koncentrationerne i ekstraktionsvæsken er noget højere i de tilfælde, hvor affaldstræet er ekstraheret som det er, dvs. tørt affaldstræ. Dette skyldes sandsynligvis, at der er forskel i de to prøvers indhold af metaller frem for  forskellen i behandlingen. Vi konkluderer derfor, at en forbehandling med iblødsætning i vand ikke er nogen fordel for behandlingsprocessen.

Det fremgår ligeledes af kurverne i figurerne 6, 7 og 8, at efter ca. to timers opholdstid er ca. 80 % af metallerne udvasket fra affaldstræet i forhold til hvad der kan udvaskes efter seks timer. Derfor fastlægges opholdstiden i ekstraktionsprocessen til to timer.

I figur 9 herunder er vist et billede af det trykimprægnerede træ efter (venstre) og før (højre) udvaskningen ved pH=1. Man ser tydeligt ændringen i farve fra grønligt (affaldstræ før behandling) til det lysebrunt (behandlet affaldstræ).

Figur 9: Trykimprægneret affaldstræ før (højre) og efter (venstre) behandling.

4.5 Udvaskning af Arsen, kobber og krom. Skylning

Inden det behandlede træ forlader ekstraktionsprocessen skylles det afslutningsvis med rent vand for at fjerne restmetaller samt klorid. Skyllevandet genanvendes efterfølgende som ekstraktionsvæske.

Træaffald fra ekstraktionen blev afslutningsvis skyllet med koldt vand og herefter analyseres ”det behandlede træaffald” for slutindhold af arsen, kobber, krom og klor. Resultaterne er vist i nedenstående tabel 13. Sammenlignes metalindholdene i det behandlede træ i tabel 13 med kravene for Scenario 1 ”genanvendelse” fra tabel 11 ses, at det behandlede træs indhold af kobber, krom og arsen ligger fornuftigt lavt i forhold til kravene i Scenario 1. I absolutte tal ligger kobber og krom metalindholdene i det behandlede træ 2-3 gange lavere end i det affaldstræ der i dag anvendes til spånpladeproduktion. Målene for Scenario 2 (anvendelse af aske til udspredning på landbrugsjord) kan dog ikke opfyldes. Klorindholdet i det behandlede træ (Watech processen) er mindre end klorindholdet i ”returflis brændsel” (se tabel 13)

Tabel 13: Koncentrationer af metaller og klor efter ekstraktion ved pH=1 og skylning med vand. (*) Arsen koncentrationen var under detektionsgrænsen for arsen, men der kan være nogle ppm på grund af måletekniske årsager.

Den opnåede trækvalitet i det behandlede affaldstræ er vist i tabel 14. Kvaliteten af det med Watechs ekstraktionsproces behandlede træ er meget tæt på kvaliteten af returflis, dog er kobber og kromindholdet en anelse forhøjet.

Tabel 14: Koncentrationer af metaller i ”Watech” behandlet affaldstræ sammenlignet med affaldstræ til spånpladeproduktion, affaldstræ fra nedrivning og ”returflis brændsel”

4.6 Udvaskning af metaller. Syremængde

Den første portion vand indstilles med saltsyre (HCl) så pH=1,0. Hertil blev forbrugt ca. 12 % teknisk HCl (34 %) i forhold til træ mængden. Efter vask med vand ved 80 °C filtreres træet fra gennem et filter og der tilsættes vand, så væskevolumenet er det samme, som det var ved starten. Hvis der herefter igen tilsættes træ er pH=1,2 i væsken og der skal derfor anvendes ca. 3 % teknisk HCl (34 %) i forhold til træmassen. Vi estimerer derfor, at syre forbruget til ekstraktionsbehandling med Watech processen er under 4-5 % af input træ mængden.

| Forside | | Indhold | | Forrige | | Næste | | Top |

Version 1.0 November 2007, © Miljøstyrelsen.